JP4290290B2

JP4290290B2 - 連続移送式袋詰め包装機

Info

Publication number: JP4290290B2
Application number: JP25086899A
Authority: JP
Inventors: 岩雄池本
Original assignee: 東洋自動機株式会社
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: JP2001072004A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平な環状経路に沿って連続回転するチェーンに取り付けられた袋保持部材に空袋を供給し、袋口の開口、充填及び袋口のシール等の包装処理を行って袋詰め製品を得る連続移送式袋詰め包装機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空袋を環状経路に沿って搬送し、その搬送過程で給袋、袋口の開口、充填及び袋口のシール等の包装処理を順次行って袋詰め製品を得る袋詰め包装機として、周囲に複数対のチャック爪が等間隔に取り付けられた間欠回転テーブルと、その周囲の各停止位置に順次配置された袋供給装置、開口装置、充填装置及びシール装置等の包装処理装置からなる袋詰め包装機が周知である。また、この間欠回転テーブル型袋詰め包装機以外にも種々のタイプの袋詰め包装機が知られている。
【０００３】
例えば、特開昭５９−２２１２０１号公報には、水平面内で環状経路に沿って一方向に連続回転する無端チェーンと、該無端チェーンに等間隔に取り付けられ、その回転に伴って袋の把持／開放及び相互間の接離を行う多数対のチャック爪を備え、前記環状経路に沿って袋供給装置、開口装置、充填装置及びシール装置等の包装処理装置が配置された袋詰め包装機が記載されている。これらの包装処理装置は、いずれも前記無端チェーンに担持されたチャック爪と同速で連続回転しつつ各包装処理を行うものである。
【０００４】
特公昭５５−３５２８１号公報には、水平面内で環状経路に沿って間欠的に回転する無端チェーンと、該無端チェーンに等間隔に取り付けられ、その回転に伴って袋の把持／開放及び相互間の接離を行う多数対のチャック爪を備え、各停止位置に袋供給装置、開口装置、充填装置、シール装置等の包装処理装置が順次配置された袋詰め包装機が記載されている。この包装機では複数対のチャック爪が同時に同じ動きをし、各包装処理装置において複数個の袋に対し同時に各包装処理が行われる。
実公平６−３７７５号公報には、垂直面内で環状経路に沿って間欠的に回転する無端チェーンと、該無端チェーンに等間隔に取り付けられ、その回転に伴って前記環状経路の上方直線部において袋の把持／開放及び相互間の接離を行う多数対のチャック爪を備えた袋詰め包装機が記載されている。
【０００５】
実公平３−１２６４５号公報には、周囲に複数対のチャック爪が等間隔に取り付けられた連続回転テーブルと、袋供給装置、開口装置、充填装置及びシール装置等の包装処理装置が配置された追従テーブルを備えた袋詰め包装機が記載されている。この追従テーブルは連続回転テーブルの回転に追従して一定角度回転した後、元の位置に復帰するもので、追従回転している間に各包装処理が行われる。追従テーブルの追従回転は連続回転テーブルとの機械的係合により行われる。
【０００６】
特開平８−３０１２１４号公報には、同じく周囲に複数対のチャック爪が等間隔に取り付けられた連続回転テーブルと、その周囲に袋供給装置、開口装置、充填装置、窒素封入装置及びシール装置等の包装処理装置が配置された袋詰め包装機が記載されている。このうち、袋供給装置及び充填装置は回転テーブルに取り付けられたチャック爪と同速で連続回転しつつ供給又は充填処理を行い、窒素封入装置及びシール装置（冷却装置も）は連続回転テーブルの回転に追従して所定位置まで移動した後、元の位置に復帰し、追従移動している間に窒素封入及びシール処理を行う。
【０００７】
特開平１０−３０５８０２号公報には、周囲に複数のグリッパーが等間隔に取り付けられた連続回転テーブルと、充填装置及びキャッピング装置が配置された追従テーブル（間欠揺動テーブル）を備えた袋詰め包装機が記載されている。この追従テーブルは連続回転テーブルの回転に追従して一定角度回転した後、元の位置に復帰するもので、追従回転している間に充填及びキャッピングが行われる。追従テーブルの駆動ユニットは連続回転テーブルのモータの出力軸と機械的に連結されている。
【０００８】
特開昭５７−２０４８０２号公報には、リテーナが連続的に送られる経路に沿って袋の供給装置（開口装置を兼ねる）、充填装置、脱気装置及びシール装置が配置されたリテーナ式袋詰め包装機が記載されている。これらの包装処理装置は、いずれもリテーナと同速で連続回転しつつ各包装処理を行う。
特開平７−７６３２３号公報には、リテーナが連続的に送られる経路に沿って袋の供給装置、開口装置、充填装置及びシール装置が配置されたリテーナ式袋詰め包装機が記載されている。このうち、開口装置、充填装置及びシール装置はリテーナの移送に追従して所定距離移動した後、元の位置に復帰するもので、追従移動している間に各包装処理が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記間欠回転テーブル式又は間欠回転チェーン式（特公昭５５−３５２８１号公報、実公平６−３７７５号公報）のようにチャック爪が移動と停止を繰り返す袋詰め包装機では、チャック爪に把持された袋及び内部に充填された液体が移動と停止を繰り返す度に揺れるため、高速で運転して移動と停止のピッチを速め生産性を上げようとすると、袋の位置ずれや液体の飛び出しが起こる。また、洗剤などは泡立ちを抑えるため低速で充填する必要があるが、停止時間を多く取ると、さらに高速運転が難しくなる。
【００１０】
一方、連続回転テーブル式（実公平３−１２６４５号公報、特開平８−３０１２１４号公報、１０−３０５８０２号公報）又は連続回転チェーン式（特開昭５９−２２１２０１号公報）のようにチャック爪が連続的に移動する袋詰め包装機では、高速運転しても袋及び内部に充填された液体の揺れがない。また、間欠回転式では、各包装処理に同じ時間（停止時間）を割り当てることになるが、連続回転式（特開昭５９−２２１２０１号公報、特開平８−３０１２１４号公報、１０−３０５８０２号公報）では、各包装処理毎に適宜必要な時間（チャック爪の移動距離）を割り当てることができるので、例えば充填時間を減らすことなく高速運転を行うということも可能となる。なお、以上の点は、リテーナ式袋詰め包装機（特開昭５７−２０４８０２号公報、特開平７−７６３２３号公報）でも同様である。
【００１１】
チャック爪又はリテーナが連続回転又は移動する場合、連続回転又は移動するチャック爪、リテーナ又は袋に対し、袋の供給装置、開口装置、充填装置、シール装置等の各包装処理装置も追従して移動する必要がある。この追従移動する包装処理装置のタイプには２種類あり、１つは袋の移動速度と同じ速度で連続回転し、袋の移動経路に沿って動く（追従する）間に包装処理を行うもの（例えば特開昭５９−２２１２０１号公報に記載された供給装置、開口装置、充填装置、シール装置等）、もう１つは袋の移動に追従して移動し、続いて元の位置に復帰する追従−復帰動作を行い、追従移動の間に包装処理を行うもの（例えば特開平８−３０１２１４号公報に記載された窒素封入装置、シール装置等）である。
【００１２】
連続回転するタイプの包装処理装置は、例えば特開昭５９−２２１２０１号公報に記載された供給装置や開口装置の場合、連続回転するベルトやチェーンを利用することになるが、これはチャック爪を環状経路に沿って回転させる本体の無端チェーン機構を縮小したような複雑な装置となる。また、例えば同公報に記載されたシール装置（冷却装置含む）の場合、ヒーターとベルトが常時摺動している関係で袋に対する加圧力を高く設定できず、特にシール部の信頼性が要求される袋のシールには使えない。
【００１３】
これに対し、追従−復帰するタイプの包装処理装置は全体に構造が簡単で済み、また、シール装置に適用した場合にはシールの信頼性が高いという利点がある。ところが、従来のこのタイプの包装処理装置はいずれも連続回転テーブル式袋詰め包装機に適用されたものであるが、包装処理装置をチャック爪や袋に追従させる駆動機構が回転テーブルの駆動と機械的に連携したものとなっているため、例えば袋のサイズや材質の変更に伴って、当初設定した追従−復帰動作（追従距離（追従して移動する距離）、一度に処理する袋数、復帰速度など）を変更するというようなことはきわめて困難であった。
【００１４】
そのほか、連続回転テーブル式の場合はテーブルの半径を大きくし、連続回転チェーン式の場合は環状経路を長くするほど高速回転が可能となるが、後者の方が設置スペースの点で自由度が大きく、経路に長い直線部ができる点で、各種包装処理を行う場合に前者に比べ有利である。また、リテーナ式袋詰め包装機では、袋サイズ毎に異なる種類のリテーナを用意しなくてはならず、包装作業において多数リテーナを管理する煩わしさがあり、さらに適用できる袋が自立袋に限定される。
【００１５】
このような従来の袋詰め包装機の種々の問題点に鑑み、本発明は、高速運転が可能で、装置自体が余り複雑にならず、かつ袋のサイズや材質等の変更、被充填物の特性（泡立ちやすさ、粘性、充填量など）の変更があったときなど、必要に応じて包装処理装置の設定を変更することも容易で、包装作業の管理にも煩わしさがない袋詰め包装機を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、先のように従来の包装処理装置の特性について種々検討した結果、水平面内で環状経路に沿って一方向に連続回転する無端チェーンに袋保持部材を担持させること、環状経路に沿って配置する包装処理装置を追従−復帰するタイプの包装処理装置とすること、及びその追従−復帰動作の駆動を前記無端チェーンの駆動とは機械的に切り離すこと、以上３点を組み合わせることにより上記目的を達成できることに想到し、本発明に到達した。
【００１７】
すなわち、本発明は、水平面内で環状経路に沿って一方向に連続回転する無端チェーンに等間隔に配置され、該無端チェーンの回転に伴い袋の把持／開放及び相互間の接離を行う多数対の袋保持部材と、前記環状経路に沿って順次配置された給袋装置、開口装置、充填装置、シール装置等の包装処理装置を備える連続移送式袋詰め包装機において、前記環状経路が一対の半円状部及び一対の平行部からなり、前記シール装置が第１シールバー、第２シールバー及び冷却シールバーを備え、各シールバーはそれぞれ前記環状経路の一方の平行部の両側に設置され、各シールバーは前記一方の平行部に沿った所定区間内をそれぞれ前記袋保持部材の複数対に追従して移動しながら相互に接近し、それぞれ複数の袋に対して予備シール、本シール及び冷却シールを行い、続いて相互に離反し元の位置に復帰する追従−復帰動作を行い、かつその追従−復帰動作の駆動源が無端チェーンの回転の駆動源とは別に設置されたサーボモータであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の連続移送式袋詰め包装機において、無端チェーンの回転の駆動源としては例えばサーボモータ、インバータモータ等が考えられ、これらの駆動源と各包装処理手段の追従−復帰動作の駆動源であるサーボモータを同期運転制御することになる。無端チェーンの回転の駆動源がサーボモータの場合は、そのサーボモータに対して、各包装処理手段のサーボモータを同期させるだけでよい。また、インバータモータの場合は、例えばパルス発振器（エンコーダなど）やシンクロ発振器を設置し（駆動軸などに連結）、該発振器の出力信号から無端チェーンの速度及び袋保持部材の位置を割り出し、該速度及び位置に基づいて追従−復帰動作のサーボモータを同期させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る連続移送式袋詰め包装機について説明する。
図１に示す袋詰め包装機は、一対の半円状部及び一対の平行部からなる環状経路を一方向（矢印参照）に定速で連続回転駆動される無端チェーン１、該無端チェーン１に等間隔に取り付けられ、該無端チェーン１の回転に伴い袋の把持／開放及び相互間の接離を行う多数対のチャック爪（図示せず）、前記環状経路に沿って順次配置された給袋装置２、印字装置３、開口装置４、液状物充填装置５、脱気装置６、シール装置７、不良品排除装置８、製品取出コンベア９等からなる。
【００２０】
給袋装置２は、袋Ｗを搬送する複数連（図示例では３連）のコンベアマガジン１１と、先頭の袋を吸盤により真空吸着してコンベアマガジン１１上から取り上げる第１吸着手段（図示せず）と、取り上げた袋を第１吸着手段から受け取り（同じく吸盤により真空吸着）、上向きに揺動し袋を垂直状態にして下記把持手段１２に受け渡す第２吸着手段（図示せず）と、各袋の上端を把持し前記環状経路を移動するチャック爪の移動方向に等速で追従移動しながら該チャック爪に接近し、袋を受け渡した後元の位置に復帰する把持手段１２と、把持手段１２の追従移動−復帰動作の駆動源としてのサーボモータ（図示せず）等からなる。追従移動−復帰動作の駆動源としてサーボモータを用いることにより、チャック爪と同期した正確な追従移動−復帰動作が可能となる。なお、コンベアマガジン１１及び両吸着手段については、例えば特公昭５８−２８１６６号公報に記載されている。
【００２１】
開口装置４は、前記環状経路の両側に設置された複数対（図示例では３対）の吸着手段（吸盤）１３を備え、該吸着手段１３は、前記環状経路を移動するチャック爪（袋Ｗ）の移動方向に等速で追従移動すると同時に、相互に接近及び離反し、これによりチャック爪に把持された袋Ｗの両面を吸着して袋口を開口した後、元の位置に復帰する。この吸着手段の追従移動−復帰動作の駆動源としてサーボモータが設置される。
液状物充填装置５は、例えば特開昭５９−２２１２０１号公報、特開昭５７−２０４８０２号公報に記載された充填装置と同じく連続回転式であり、ノズル１４が環状軌道の半円状部に沿ってチャック爪（袋Ｗ）と等速で追従回転し、その過程でノズル１４から液状物が袋Ｗ内に充填される。
【００２２】
脱気装置６は環状軌道の両側に設置され、チャック爪（袋Ｗ）と等速で追従回転（連続回転）する一対のベルト部材１５を備える。このベルト部材１５の機能は特開昭５７−２０４８０２号公報に記載された脱気ガイド杆（固定）と同じであり、移動する袋Ｗの上部がこのベルト部材１５により両面から押さえられ袋内が脱気される。
シール装置７は、環状軌道の両側に設置され、チャック爪（袋Ｗ）と等速で追従移動すると同時に相互に接近して袋口を熱シールした後、相互に離反し元の位置に復帰する第１シールバー１６、同じく第２シールバー１７と、熱シールされた袋口を冷却する冷却シールバー１８を備え、これらは同じサーボモータを駆動源とし、同期して追従移動−復帰動作を行う。
不良品排除装置８はシール不良などの不良品を排除するもので、シール不良などの不良品を検出した場合など、図示しない開放装置によりチャック爪を開いて袋を開放し、不良品排出シュート１９を通して排除する。
【００２３】
次に、この連続移送式袋詰め包装機の全体工程を説明すると、まず、給袋装置２では、図示しない第１吸着手段の吸盤が各コンベアマガジン１１から先頭の袋を取り上げ、それを第２吸着手段の吸盤が吸着して上方に揺動し、袋の先端を把持手段１２が把持し、定速で移動するチャック爪（複数対）に対し追従移動しながら袋を受け渡す。チャック爪は受渡しまでは開いており、袋が所定位置に到達したところで閉じてこれを把持し、同時に把持手段１２は開いて袋を開放する。
次に印字装置３がチャック爪に把持されて連続移動する袋Ｗに日付等を印字し、開口装置４の吸着手段１３が複数の袋Ｗに追従して移動しながら接近して袋面を吸着し、そのまま離反して（同時にチャック爪が相互に接近して間隔を縮める）各袋Ｗの袋口を開口する。
【００２４】
環状軌道の半円状部に配置された液状物充填装置５では、袋Ｗに追従して連続回転するノズル１４を通して液状物を充填し、脱気装置６では連続回転するベルト部材１５が袋Ｗの上部を両面から押さえ（その前にチャック爪は相互に離れて間隔を広げ、袋口を閉じた状態で把持している）、袋内の空気を追い出す。
シール装置７では、第１シールバー１６、第２シールバー１７、冷却シールバー１８が、それぞれ複数の袋Ｗに追従して移動しながら相互に接近し、予備シール、本シール、冷却シールを行う。
最後にチャック爪（袋Ｗ）が製品取出コンベア９の上に到達したとき、チャック爪を開いて袋Ｗを開放し、製品取出コンベア９上に落下させる。
【００２５】
なお、この袋詰め包装機では、把持手段１２、吸着手段１３及びシールバー１６〜１８の追従−復帰動作は、無端チェーンの駆動源とは別に設置されたサーボモータを駆動源としているため、例えば袋のサイズや材質等の変更に伴って、これらの追従−復帰動作（追従距離、一度に処理する袋数、復帰速度など）を初期の設定から変更することも容易である。
【００２６】
図２〜図４に示す包装機は、図１に示す包装機と同じく一対の半円状部及び一対の平行部からなる環状経路を一方向（矢印参照）に定速で連続回転駆動される無端チェーン２１、該無端チェーン２１に等間隔に取り付けられ、該無端チェーン２１の回転に伴い袋の把持／開放及び相互間の接離を行う多数対のチャック爪（図示せず）を有するものだが、環状経路に沿った対称位置に、給袋装置２２、印字装置２３、開口装置２４、固形物充填装置２５、液状物充填装置２６、脱気装置２７、シール装置２８などの包装処理装置が２組設置され、さらに不良品排除装置２９が各組のシール装置２８の下流側に配置され、さらにその下流側（平行部の中央付近）に両組共通の製品取出コンベア３０が１つ配置されている。
【００２７】
給袋装置２２、印字装置２３及び開口装置２４は、図１のものと基本的に同一である。
固形物充填装置２５は、前記環状経路を移動するチャック爪（袋Ｗ）の移動方向に等速で追従移動しながら各袋Ｗに固形物を充填し、次いで元の位置に復帰する複数個（図示例では４個）のホッパー３２と、該ホッパー３２の上方に設置され固形物を計量して各ホッパー３２に投入する計量手段３３と、ホッパー３２に追従移動−復帰動作を行わせる駆動源のサーボモータ等からなる。ホッパー３２は上方の開口が袋Ｗの移動方向に広くなり、移動中のどの位置でも固定された計量手段３３の排出口から固形物を受け入れることができる。
【００２８】
液状物充填装置２６は、例えば特開平１０−３０５８０２号公報に記載された充填装置と同じく追従−復帰式で、環状軌道の半円状部に配置され、複数本（図示例では６本）のノズル３４が半円状部に沿ってチャック爪（袋Ｗ）と等速で追従回転し、その過程でノズル３４から液状物を袋Ｗ内に充填し、次いで元の位置に復帰する。この追従−復帰動作の駆動源として、サーボモータが設置される。
脱気装置２７はスチーム吹き付け手段３５と、その下流側に設置された一対のベルト部材３６を備える。スチーム吹き付け手段３５は移動する袋Ｗの上方に設置され、袋口から袋内にスチームを吹き込み内部の空気を追い出すものであり、ベルト部材３６は環状軌道の両側に設置され、チャック爪（袋Ｗ）と等速で追従回転（連続回転）し、袋Ｗの袋口を両側から押さえて袋内の空気を排出する。
【００２９】
シール装置２８は図１のものと基本的に同じである。
不良品排除装置２９も図１のものと基本的に同じであり、シール不良などの不良品を検出した場合など、開放装置３７が作動しチャック爪を開いて袋を開放し、不良品排出シュート３８を通して排除する。
共通の製品取出コンベア３０は、両不良品排除装置２９、２９の下流側に設置される。
【００３０】
次に、この連続移送式袋詰め包装機の全体工程を説明すると、まず、給袋装置２２、印字装置２３及び開口装置２４が、図１の包装機と同じように、定速で移動するチャック爪（複数対）に対し袋を受け渡し、その袋Ｗに日付等を印字し、袋口を開口する（チャック爪の作動も図１の包装機と同じ）。
固形物充填装置２５では、袋Ｗに追従して移動するホッパー３２を通して固形物を充填し、環状軌道の半円状部に配置された液状物充填装置２６では、袋Ｗに追従して回転するノズル３４を通して液状物を充填する。
脱気装置２７では、スチーム吹き付け手段３５が袋Ｗにスチームを吹き込んで内部の空気を追い出し、続いてベルト部材３６が袋Ｗの上部を両面から押さえ（その前にチャック爪は相互に離れて間隔を広げ、袋口を閉じた状態で把持している）、袋内の残留空気を追い出す。
シール装置２８では、第１シールバー３９、第２シールバー４０、冷却シールバー４１が、図１の包装機と同様に作用する。
【００３１】
最後に両組の包装処理装置を通過したチャック爪（袋Ｗ）が共通の製品取出コンベア３０の上に到達し、チャック爪を開いて袋Ｗを開放し、製品取出コンベア３０上に落下させる。
なお、この袋詰め包装機では、１台で２組の包装処理を行うことができるため生産性が向上し、かつ共通の製品取出コンベアを設置して両組の製品の搬出先を同じにすることにより、次の処理のためトレイ上に整列して並べたり、箱詰めするのに非常に便利になる。また、この袋詰め包装機でも、把持手段４２、吸着手段４３、ホッパー３２、ノズル３４及びシールバー３９〜４１の追従−復帰動作は、無端チェーンの駆動源とは別に設置されたサーボモータを駆動源としているため、例えば袋のサイズや材質等の変更、被充填物の特性（泡立ちやすさ、粘性、充填量など）の変更に伴い、これらの追従−復帰動作（追従距離、一度に処理する袋数、復帰速度など）を初期の設定から変更することも容易である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、高速運転が可能で、包装処理装置の構造が単純化され、かつ袋のサイズや材質の変更、あるいは被充填物の特性の変更があったときなど、必要に応じて包装処理装置の追従−復帰動作の設定を変更することも容易で、さらに包装作業の管理にも煩わしさがない袋詰め包装機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連続移送式袋詰め包装機の例である。
【図２】同じく本発明に係る連続移送式袋詰め包装機の他の例である。
【図３】その左半分を拡大した図である。
【図４】その右半分を拡大した図である。
【符号の説明】
１、２１無端チェーン
２、２２袋供給装置
４、２４開口装置
５、２６液状物充填装置
６、２７脱気装置
７、２８シール装置
９、３０製品取出コンベア
１２把持手段
１３吸着手段（吸盤）
１４、３４充填ノズル
１５、３６ベルト部材
１６、３９第１シールバー
１７、４０第２シールバー
１８、４１冷却シールバー
２５固形物充填装置
３２ホッパー

Claims

水平面内で環状経路に沿って一方向に連続回転する無端チェーンに等間隔に配置され、該無端チェーンの回転に伴い袋の把持／開放及び相互間の接離を行う多数対の袋保持部材と、前記環状経路に沿って順次配置された給袋装置、開口装置、充填装置、シール装置等の包装処理装置を備える連続移送式袋詰め包装機において、前記環状経路が一対の半円状部及び一対の平行部からなり、前記シール装置が第１シールバー、第２シールバー及び冷却シールバーを備え、各シールバーはそれぞれ前記環状経路の一方の平行部の両側に設置され、各シールバーは前記一方の平行部に沿った所定区間内をそれぞれ前記袋保持部材の複数対に追従して移動しながら相互に接近し、それぞれ複数の袋に対して予備シール、本シール及び冷却シールを行い、続いて相互に離反し元の位置に復帰する追従−復帰動作を行い、かつその追従−復帰動作の駆動源が無端チェーンの回転の駆動源とは別に設置されたサーボモータであることを特徴とする連続移送式袋詰め包装機。